航空业面临着来自更高燃油成本和对其飞机对环境和生活质量影响的更严格审查的多重压力。研究人员正在寻找在降低费用的同时提高整体效率的新方法,以及相对较新的无人机(UAV)市场鈥攐r无人机鈥攊也不例外。
无人机在航空界占据着越来越大的空间。在《复合材料结构》杂志上发表的一篇新论文中,Suong Hoa和他的学生合著者提出了一种使无人机机翼制造成本更低、飞行效率更高的方法。
Hoa是Gina Cody工程和计算机科学学院的机械、工业和航空航天工程教授。利用Hoa首创的复合材料4D打印技术,作者对制造自适应柔顺后缘(ACTE)变形机翼的新方法进行了可行性研究。这项实验技术将常用的铰链式机翼襟翼替换为连接在机翼主体上但可弯曲20度的襟翼。
康科迪亚复合材料中心主任Hoa说:“我们的论文表明,使用这种机翼的无人机可以为中小型车辆提供良好的负载。”。
使用材料反应
4D打印与3D打印类似,只是它可以在不同的位置更改材质。使用这种单独的材料是因为它对特定的刺激有反应:例如水、冷或热。最初的印刷是在一个平坦的表面上完成的,然后暴露在刺激下,引起反应,并改变表面形状。第四个维度是指曾经平坦的材料的改变配置。
复合4D打印更加复杂。它不是使用3D和4D打印机常用的柔软面团状物质,而是依靠树脂固定在适当位置的细长细丝的有力组合。每根灯丝只有10微米厚鈥攁大约是头发直径的十分之一。4D复合打印机将其长丝树脂混合物以相互成90度角的超薄层展开。然后将各层压实在一起,并在180℃的烘箱中固化藲C、 然后冷却到0藲C、 创建坚硬但不易碎的对象。
正如作者在论文中所解释的,这使他们能够创建一段曲率均匀的材料,该材料夹在机翼襟翼的上下表面之间。它具有足够的灵活性和强度,能够支撑机翼为实现飞行机动性所需的20度变形。
Hoa解释道:“我们的想法是让机翼在飞行中可以很容易地改变形状,与固定翼飞机相比,这将是一个巨大的优势。”。
他认为,复合4D技术在各种应用中都具有巨大潜力。他说,其产品的可运输性是一大吸引力。
“因为它是扁平的,所以很容易打包发送到遥远的地区,从加拿大的遥远的北方到外层空间。”